随着交通运输行业的发展,我国公路建设取得了巨大成就,全国公路总里程一直保持增长趋势,这对路面的养护管理带来巨大挑战。目前,路面自动化检测技术逐步替代传统的人工检测方式,大幅提高了检测速度与精度,然而大量的路面检测数据还不能被完全有效利用,无法还原真实三维路面形状。因此对路面进行三维重构,为公路养护部门提供更加直观的三维路面模型是路面检测技术的发展方向,对实现路面三维可视化具有重要意义。本文首先建立了路面重构坐标系,得到路面三维重构模型,分析了基于路面高程数据的路面三维重构技术原理。然后在重构原理基础上进行了路面三维重构系统总体方案设计,开发了车载式路面三维重构系统,完成系统硬件选型以及软件设计。针对路面三维重构系统采集的激光图片,本文提出了激光条纹中心线提取图像处理算法,通过中值滤波对采集激光图像进行预处理并提取ROI区域,然后采用亚像素边缘提取方法得到激光条的上下两条边缘线,最后边缘线之间区域使用局部灰度重心法得到激光条纹中心线的精准像素坐标。设计了适用于结构光系统标定方案,通过隐参数标定法确定像坐标与物坐标之间的关系,对测量结果进行精度分析,验证了系统可行性。为了有效减少重构路面顿挫感,本文提出了基于路面横断面轮廓的路面高程数据插值拟合方法,对路面横断面高程数据进行Catmull-Rom插值得到平滑的横断面轮廓,并以横断面轮廓曲线为基础采取非均匀有理B样条曲面拟合方法得到路面高程数据,同时对路面高程数据进行校正。最后,基于路面高程数据在微软Direct3D平台下构建出路面三维网格,并将路面图像在顶点网格上进行纹理贴图,从而得到真实的可视化三维路面模型。通过重构系统的现场试验,将典型路面高程数据的系统测量值与人工测量值相比较,验证本文重构系统稳定性较好,测量精度与重复性均满足系统要求。